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        首臺氫燃料電池挖掘機亮相英國,工程機械零排放氫能時代來臨

        工程機械是非道路移動源污染排放的主要貢獻者。在汽車、船舶等交通運輸工具排放法規日趨嚴格之時,工程機械的排放治理也逐漸受到重視。如何實現工程機械零排放,成為制造商們的新問題。

        日前,英國工程機械生產商JCB宣布已開發出建筑行業第一臺氫動力挖掘機。JCB已在采石場試驗場對一臺由氫燃料電池驅動的20噸220X挖掘機進行了為期12個月的測試。在未來的幾個月中,JCB將繼續通過對原型機進行測試來以繼續開發和完善該技術。
        這意味著挖掘機等工程機械將進入零排放的氫能時代。
        JCB主席班福德(Lord Bamford)說:“隨著我們向零碳世界邁進,第一臺氫燃料挖掘機的開發非常令人興奮。”JCB還發布了氫燃料電池挖掘機的視頻。
        2020年3月,現代摩比斯、現代汽車、和現代工程機械宣布聯手開發全球首臺氫動力工程機械設備,批量生產和分銷的目標日期定為2023年。
        氫能應用已經逐漸呈現你追我趕的競爭態勢。在汽車上日韓取得了領先,在挖掘機上則是英國搶得了第一。對比燃料電池汽車,國內在氫能工程機械方面的發展則顯得相對滯后。


        圖1 JCB的氫能挖掘機 來源:JCB
        JCB的零排放野心
        JCB是國際知名的工程機械制造商。早在2015年,JCB對燃料電池企業ITM Power進行了戰略投資,以490萬美元認購了ITM9.1%的股份,成為當時ITM的大股東。
        時任JCB主席的Anthony Bamford勛爵在當時的一份聲明中說,公司“對氫技術的前景感到興奮”,并指出JCB期待與ITM分享“我們在制造和工程方面的某些專業知識”。
        這項全球首創的技術將使JCB能夠在零碳方面引領行業。JCB對氫能挖掘機花費了兩年時間進行設計,并對原型車進行了長達一年的測試。
        JCB的繼承人,班福德勛爵的兒子,喬·班福德(Jo Bramford)在評論這款氫能挖掘機時說:“我堅信氫是英國打造全球領先行業的最佳機會。該行業將為英國創造新的就業機會,減少排放并令引領全球發展。”
        JCB的零排放野心不僅僅在工程機械領域。
        喬·班福德(Jo Bamford)在英國氫工業中已經是一個眾所周知的名字。在進入氫氣行業之前,他在JCB工作了14年,成立了Ryse Hydrogen,并收購了北愛爾蘭公交車巨頭Wrightbus。2020年4月,喬·班福德宣布了一項在英國投放3000輛氫能公交車的計劃。
        “在接下來的幾個月中,JCB將繼續通過對原型機的進行測試來開發和完善該技術,我們將繼續站在打造零碳未來的技術的最前沿。”


        圖2 班福德父子與氫能挖掘機 來源:JCB
        國內氫能工程機械仍有待發展
        工程機械是裝備工業的重要組成部分。中國已是名副其實的工程機械制造大國,裝載機、挖掘機、汽車起重機、壓路機、叉車、推土機、混凝土機械等一大批工程機械產品產量躍居世界首位。由于基建投資規模不斷提升,工程機械等下游產業將進入新一輪的增長。在挖掘機領域,近年來市場需求同樣旺盛,2019年挖掘機市場迎來了一個新高。


        圖3 國內挖掘機歷年銷量(單位:萬臺) 數據來源:工信部,氫云鏈
        目前國內工程機械仍主要以傳統內燃機作為動力源。工程機械作為內燃機產品中除汽車行業之外的第二大使用行業,由于其排放密度大,排放指標又劣于汽車,因此對環境的污染更為嚴重。
        根據《中國移動源環境管理年報(2019)》,從工程機械占非道路移動源污染物排放的比例來看,工程機械排放HC達28.9萬噸,占比37.9%;排放NOx達175.3萬噸,占比31.1%;排放PM達11.4萬噸,占比25.8%。其中又以裝載機、挖掘機和叉車的污染物排放量占比最高,三者排放量總和占據了全部機種的九成以上。


        圖4 非道路移動源污染排放比例情況 來源:《中國移動源環境管理年報》,氫云鏈
        工程機械污染排放占非道路移動源污染物排放的比例較高,排放問題已不容忽視。目前國家及地方政府正逐步制定相應法規,推動工程機械污染物排放問題解決。如武漢自2019年11月30日起劃定高排放非道路移動機械禁止使用區,超國三標準排放的挖掘機等工程機械將在中心城區及遠城區的部分區域限制使用。
        隨著越來越多工程機械排放法規出臺,未來工程機械更新換代需求可觀。由于工程機械耗能高、工作時間長等要求,氫燃料電池將是最有前景的替代動力解決方案之一。
        目前國際上的氫動力工程機械案例以叉車為主,推出氫動力叉車的廠商包括plug power、豐田等,其他品類的工程機械仍較少開發氫動力產品,僅有少量研究案例。
        對比快速發展的氫燃料電池汽車產業,國內在氫能工程機械方面則略顯緩慢,目前國內在氫能工程機械領域仍處于探索階段。2019年,清大股份與深圳汽航院成立了國內首個燃料電池叉車創新中心,2020年5月天津新氫動力科技有限公司發布了國內首臺3.5噸氫燃料電池叉車。值得一提的是,徐工在6月推出了燃料電池重卡,可能意味著這家國內工程機械龍頭企業有意向燃料電池領域進軍,這將大大加快國內工程機械零排放的進程。
        與汽車行業一樣,目前國內工程機械同樣存在“大而不強”的問題,同樣的,新能源工程機械也是國內企業“換道超車”的重點發展領域。預判環保法規、率先發展氫動力工程機械有利于提高國內工程機械的市場競爭力,增強工程機械技術水平。(轉載自澎湃新聞·澎湃號·湃客)


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